有助于康復(fù)和增強(qiáng)虛擬現(xiàn)實(shí)的人造皮膚

就像我們的聽覺和視覺一樣，我們的觸覺在我們的感知和與周圍世界的互動(dòng)中起著重要的作用。能夠復(fù)制我們觸覺的技術(shù)(也稱為觸覺反饋)可以大大增強(qiáng)醫(yī)療康復(fù)和虛擬現(xiàn)實(shí)應(yīng)用的人機(jī)界面和人機(jī)界面。

杰米派克領(lǐng)導(dǎo)的EPFL可重構(gòu)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)室(RRL)和工程學(xué)院的斯特凡尼亞庫爾領(lǐng)導(dǎo)的軟生物電子接口實(shí)驗(yàn)室(LSBI)的科學(xué)家合作開發(fā)了一種由硅樹脂和電極組成的柔軟的人造皮膚。這兩個(gè)實(shí)驗(yàn)室都是NCCR機(jī)器人項(xiàng)目的一部分。

皮膚柔軟傳感器和致動(dòng)器系統(tǒng)可以使人造皮膚適應(yīng)佩戴者手腕的精確形狀，并以壓力和振動(dòng)的形式提供觸覺反饋。應(yīng)變傳感器持續(xù)測量皮膚的變形，從而可以實(shí)時(shí)調(diào)整觸覺反饋，以產(chǎn)生盡可能逼真的觸感?？茖W(xué)家的工作剛剛在《軟機(jī)器人》發(fā)表。

這項(xiàng)研究的主要作者Harshal Sonar說：“這是我們第一次開發(fā)出完全柔軟的人造皮膚，它集成了傳感器和執(zhí)行器?！薄斑@為我們提供了閉環(huán)控制，這意味著我們可以準(zhǔn)確可靠地調(diào)節(jié)用戶感受到的振動(dòng)刺激。這是可穿戴應(yīng)用的理想選擇，例如在醫(yī)療應(yīng)用中測試患者的本體感覺。"

觸摸夾在硅膠層之間。

人造皮膚包含柔軟的氣動(dòng)執(zhí)行器，它形成一層薄膜，可以通過向其中泵入空氣來充氣。致動(dòng)器可以調(diào)節(jié)到不同的壓力和頻率(高達(dá)100赫茲，或每秒100個(gè)脈沖)。當(dāng)膜迅速膨脹和收縮時(shí)，皮膚會振動(dòng)。傳感器層位于薄膜層的頂部，包含由液-固鎵混合物制成的軟電極。這些電極連續(xù)測量皮膚的變形，并將數(shù)據(jù)發(fā)送到微控制器，微控制器利用這種反饋來微調(diào)傳遞給佩戴者的感覺，以響應(yīng)佩戴者的運(yùn)動(dòng)和外部因素的變化。

人造皮膚可以拉伸到原來長度的四倍，達(dá)到一百萬倍。這使得它對許多實(shí)際應(yīng)用特別有吸引力。目前，科學(xué)家已經(jīng)在用戶的手指上進(jìn)行了測試，并且仍在改進(jìn)這項(xiàng)技術(shù)。

Sonar表示：“下一步將開發(fā)一個(gè)完全可穿戴的原型，用于康復(fù)、虛擬和增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)應(yīng)用?！薄霸瓦€將在神經(jīng)科學(xué)研究中進(jìn)行測試，當(dāng)研究人員通過磁共振實(shí)驗(yàn)研究動(dòng)態(tài)大腦活動(dòng)時(shí)，它也可以用來刺激人體。”

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